植物带影响下孤立波沿程波高衰减特性试验

鉴于近岸植被对孤立波的阻力效应能有效降低其波能,开展综合考虑根茎叶影响的植物带消波试验,探究植物带影响下孤立波沿程波高衰减特性。当孤立波非线性大于0.11时,茎作用下孤立波沿程波高衰减特性与指数函数以及幂函数规律并不一致。当淹没度为0.67时,根茎共同与茎单独作用下孤立波沿程波高衰减趋势基本一致。当淹没度小于0.67且孤立波非线性不小于0.30时,茎叶作用下孤立波沿程波高服从指数函数以及幂函数衰减规律。非淹没情况下,随着分布密度的减小,孤立波沿程波高衰减强度减小,植物带消波边界效应减弱。研究表明,相比根茎,叶对孤立波沿程波高衰减特性影响更大。根茎叶以及分布密度对孤立波沿程波高衰减特性的影响与淹没度和孤立波非线性有关。     

极平缓岸坡上的底部波能损耗

本文分别分析与计算了波浪在粉沙质海床、沙纹海床和淤泥质海床上传播时波高的衰减。研究表明，波浪在粉沙质海床上传播的渗透损耗可以忽略不计；波浪在沙纹海床上传播的底摩阻损耗比平滑粉沙底床上传播的损耗大，前者的摩擦系数约比后者值大一个数量级。波浪在淤泥质海床上传播的能量损耗最大，其损耗机遇也很复杂。为了便于比较，将波浪在淤泥质海床上的衰减换算成等价摩擦系数。并运用宾汉模型和波浪作用通量守恒原理计算了波浪在极平缓淤泥质海滩上传播时的衰减及沿程等价摩阻系数。与连云港波浪观测资料对比，符合较好。此外。理论计算发现沿程等价摩阻系数与水深关系较大，由深水至浅水逐渐增大，且水深越浅，增速越快。     

波状床面消力池的流速分布和壁面阻力系数

根据S.A.Ead和N.Rajaratnam(2002)对波状床面消力池流速、边界层厚度和壁面阻力的试验成果,通过对试验资料的分析,研究波状床面消力池断面流速分布和最大流速沿程变化的规律;根据边界层理论,研究波状床面消力池边界层的发展和壁面阻力系数的变化规律。研究表明:波状床面消力池的断面流速分布具有相似性和分区性,断面流速具有同一分布规律,各断面以最大流速为界,将其分为边界层区域和混合区域,在边界层区,流速沿垂线不断增大,在混合区,垂线流速不断减小;消力池的最大流速沿程逐渐衰减;波状床面消力池的边界层厚度远大于光滑壁面的边界层厚度;壁面阻力系数大于光滑壁面的阻力系数。提出了断面流速和沿程最大流速的计算公式和波状床面消力池边界层厚度和壁面阻力系数的计算方法。对所提出的公式与S.A.Ead和N.Rajaratnam(2002)的试验成果进行了对比分析,验证了计算方法的正确性。     

逆流场中波要素的沿程变化

本文基于波浪水流共存场中耗散波的波作用量守恒方程,在综合分析各种耗散形式的基础上,认为波高沿程近似于作指数型衰减。经水槽试验,求得衰减系数系βv,进而发现,复合因素βvLv与相对流速V/C_0之间有良好的线性关系。另外,试验结果表明逆流中波长沿程不变。     

淤泥对波浪衰减作用的数值模拟

作者建立了波浪-淤泥相互作用数学模型并利用模型分析了淤泥床面上波浪的衰减特性。与以往的波浪淤泥相互作用模型相比，本文模型引入了淤泥床面上波浪边界层以及波浪紊动的变化特性。模型结果与实验数据相比有较好的一致性。模型分析了波浪边界层厚度，泥层Stokes边界层厚度以及泥层振幅相位滞后与波浪衰减率之间的相关关系，并给出了波浪衰减率达到最大时各参量的变化范围。     

泄水建筑物紊流边界层探讨

本文总结了过去对溢流坝面紊流边界层及泄水建筑物反弧段紊流边界层的试验研究,通过理论分析导出了光滑溢流面及粗糙溢流面边界层厚度的计算关系式,还提出了相应的实用经验式。在对泄水建筑物反弧段边界层厚度变化的分析中,采用了相对边界层厚度δ/δ_0及相对反弧长度s/Rθ,提出反弧中点似为边界层厚度从增厚到减薄的转换点,并根据试验资料提出了点前、后边界层厚度沿程变化的关系式。     

管道进口过渡段的水力学特性

边界层沿流程发展是否达到管道中心是判别管道流态已否形成均匀流的基本条件,本文把管道中边界层正在发展的流段称为进口过渡段。根据管流的特性及卡门——勃兰特粗糙管流速方程推导出:管流中紊流边界层厚度的沿程发展,形成均匀流的临界位置,管道进口过渡段的阻力系数,能量损失及损失系数(不包括进口处的局部损失),过渡段中边界层外区势流速度与压力沿程变化的计算公式。并发现在有压管道中紊流边界层的发展比在宽阔的明渠中快。     

圆形管道内自由旋流衰减的理论分析

本文提出了光滑管内湍流自由旋流旋流数ＳＷ沿轴向衰减规律的近似解。Ｓｗ的衰减与雷诺数Ｒｅ有关，Ｒｅ越小，其衰减的速度越快。增加Ｒｅ可延缓Ｓｗ的衰减。     

异质潮滩波浪衰减特性研究——以长江口崇明东滩为例

为研究不同底质潮滩对波浪衰减的影响,在长江口崇明东滩南北两侧光滩,对潮滩波浪和底质特点展开了现场观测.结果表明:潮滩沉积物组成对波浪衰减有显著影响,淤泥质潮滩对波浪的衰减作用要大于粉砂质潮滩.水平方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为0.27 ％/m、0.12％/m、0.12％/m,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.18％/m、0.09％/m、0.08 ％/m,前者衰减率是后者的1.4倍;垂直方向上,淤泥质潮滩波能密度、平均波高和有效波高的衰减率分别为1.95％/cm、0.84％/cm、0.83 ％/cm,粉砂质潮滩相应衰减率分别为0.65％/cm、0.30％/cm、0.30％/cm,前者衰减率为后者的2.9倍.波浪高频部分的衰减率大于低频部分,相对波高值(平均波高/水深)越大,波浪衰减越强.     

西南地区某水库滑坡涌浪预测

库区滑坡涌浪是一种严重的次生灾害,对船运和人民生命财产会造成威胁。以黑水河某库区滑坡为例,运用潘家铮法对其滑速和初始浪高进行了计算,借鉴汪洋理论对其沿程衰减进行了计算。滑坡产生的初始浪高15 m,传播到集镇处5.50 m,爬高6.48 m,对集镇几乎无影响。计算方法可供相似工程参考。     

溢流坝反弧段紊流边界层空间特性的试验研究

本文利用一维激光测速系统，在实验室模型上，对光滑溢坝反弧段边界层水流特性进行了试验研究，研究表明，溢流坝反弧段内流动存在着微弱的三维结构，流的三维性主要由侧壁边界层及表面棱形波造成。反弧段凹曲壁面上近壁区流速分布仍满足对数律。本文还给出了壁面的切应力，边界层紊动特性及坝面压强等沿程变化的试验结果。     

水流作用下的浮泥起动流速试验研究

本文讨论了河口、海岸低浓度淤泥(浮泥)的悬扬起动机理。在分析中,考虑了水流的紊动猝发现象对浮泥悬扬起动的动力作用。假定浮泥为牛顿流体,则在理论上可采用分层流界面的失稳条件为浮泥悬扬起动的临界条件。考虑到浮泥实际上为宾汉流体,通过量纲分析,利用水槽试验和流变特性试验得到了新港浮泥悬扬起动流速的公式     

圆形管道内自由旋流衰减的理论分析

本文提出了光滑管内湍充自由旋流旋流数Ｓω沿轴向衰减规律的近似解析。Ｓω的衰减与雷诺数Ｒｅ有关，Ｒｅ越小，其衰减的速度越快。增加Ｒｅ可延缓Ｓω的衰减。     

一种改进的滑坡涌浪动力学模型

滑坡涌浪是库区最常见的自然灾害之一,为了对库区滑坡涌浪的灾害范围进行更加准确、高效的模拟,基于Sassa滑坡运动模型、COMCOT海啸模型及其开源有限差分程序、流体力学建立了流动性滑坡涌浪动力学模型。为了使模型能更好地反映滑坡涌浪的实际运动,模型考虑了滑坡涌浪的强烈耦合作用力、波浪破碎等因素对滑坡涌浪运动的影响,并通过龚家方滑坡涌浪案例验证了模型的有效性。模拟结果表明:①模拟得到滑坡的运动过程、堆积体形态、涌浪的产生、传播、爬坡与野外观测情况基本吻合;②由于岸边波能集聚,涌浪的岸边爬坡波高比河道内的波高更高;③爬坡波高在沿程递减的同时也存在波动,这与观测点的具体地形条件有关。由于模拟结果与野外观测情况相符,因此可将该模型应用于类流体滑坡涌浪的模拟,该模型的模拟结果可为类流体滑坡涌浪灾害防治工作提供参考依据。     

浑水-浮泥分层流动稳定性判别标准

稳定行进中的泥沙异重流,由于垂向泥沙浓度分布不均,在交界面处存在密度梯度和黏度梯度.交界面以上为含沙量较少的浑水层,泥沙颗粒悬浮在液体中,属于牛顿流体;交界面下侧为含沙量较高的浮泥层,其流变关系表现出非牛顿特性,选取幂律流模型对其进行描述.根据上下层流体中泥沙浓度分布及流变特征的不同,该文构建了浑水-浮泥双层流体模型,...     

沿直立堤外侧波高分布

直立堤在波浪作用下,由于入射波,反射波与散射波迭加,在堤前形成短峰波,使堤外侧波浪力分布不均匀,从而引起灾害。现行《港口工程技术规范》对此未作规定。本文参照Sommerfeld绕射理论,导得沿直立堤外侧规则波的干涉波高与入射波高之比的简化公式,给出干涉波高极大值及其发生的位置。结合随机波理论分析,用光易谱、会战谱计算了沿直立堤的不规则波波高分布。计算表明,不规则波沿堤波高分布较规则波高分布均匀,工程设计如采用规则波计算沿堤波高分布,必须考虑散射波的影响才较为安全。     

高昌区黑沟河洪水衰减及设计洪水分析

洪水衰减率对于防洪工程设计洪水影响较大。基于黑沟河基本概况和洪水特性,在分析黑沟河上下游洪水沿程变化和设计洪水计算思路的基础上,采用推理公式法、洪峰模数法、综合频率曲线法计算出黑沟河引水渠首断面设计洪水,从偏于安全角度对黑沟河洪水衰减率和沿程各断面设计洪水进行了探讨,提出黑沟河三堡乡段防洪工程各断面设计洪水值,为无资料区河流洪水衰减研究及设计洪水计算提供了借鉴。     

掺气保护长度研究进展

水流强迫掺气是目前应用广泛且行之有效的防蚀措施,工程中常在可能发生空蚀破坏位置的上游段设置掺气设施来减免空蚀破坏.由于水流掺气浓度的沿程衰减作用,长直泄洪隧洞往往需设置多道掺气设施以达到过流面掺气保护作用.然而,如何准确地确定掺气保护长度仍然需要进行大量的研究和探索,如临界免蚀掺气保护浓度和掺气浓度沿程演变规律的相关研究等.     

风浪作用下的库岸动力响应试验

利用波浪水槽试验,对风浪作用下库岸的表面波压力和介质孔隙水压力响应进行了研究。试验中观测了在不同波高、周期、水深、坡比和介质等条件下的库岸动力响应。试验结果分析表明：糙率和渗透系数对表面波压力影响较大,介质孔隙水压力与波陡、沿程相对位置、渗透系数密切相关,孔隙水压力响应随着深度增加存在幅值衰减和相位滞后现象。     

刚性植物对波高衰减和水流结构的影响

为了研究植物的消浪能力及对水流紊流特性的影响,开展室内水槽试验,用木棒模拟刚性植物,分析了5组植物区布置方案和4组波要素条件下的波高衰减和水流结构。结果表明:植物密度对波高衰减具有显著影响;波浪通过植物区时波高衰减的速率逐渐减小;在同等植物特征条件下,短波比长波衰减幅度更大;植物区内的拖曳力系数CD与低科勒冈-卡朋特(Keulegan-Carpenter)数KC之间存在二次函数关系,CD随着KC的增大而减小,且变化速率呈变缓的趋势;波高和植物密度的增大会引起植物区内部紊动能量ETK的增大;完全淹没植物条件下的ETK大于不完全淹没条件下的ETK;在完全淹没植物的影响下,从底面至水面ETK呈先增大后减小的规律,并在植物冠层处达到最大值。